全陶瓷轴承安装说明

一． 陶瓷轴承的安装

安装轴承时，务须在套圈的端面的圆周上施加均等的压力，为将套圈装入，严禁用榔头等重物直接敲击套圈端面以免损伤轴承，此外，如果对套圈的某一方（例如外圈）施加压力，而通过滚动体将套圈的另一方（如内圈）压入，这往往要在滚动面上造成压痕或擦伤，万不可采用，尤其是将非分离型轴承同时安装于轴和轴承箱上时，如图所示，用垫铁将内外圈均衡地压入。

二． 陶瓷轴承的配合

（一） 过盈量

将滚动轴承的内圈及外圈固定在轴或轴承箱上。当其承受负荷时，使套圈和轴或轴承箱配合面不发生径向轴向及旋转方向的相对运动。这种相对的运动将使配合面上发生磨损，摩擦腐蚀或磨擦裂纹等，以致造成轴承，轴及轴承箱的损伤，进而磨损粉混入轴承内部，成为导致运转不良，异常发热或振动等的原因。

关于固定轴承的方式，以在套圈与轴或轴承箱的配合面上留出过盈量，进行静配合为最佳，该配合可使薄壁套圈的负荷均等地分布在圆周上，不致影响轴承的负荷能力。

（二）配合的选择

 配合的选择一般按下述原则进行。

根据作用于轴承的负荷方向，性质及内外圈的哪一方旋转，则各套圈所承受的负荷可分为旋转负荷，静止负荷和不定向负荷。承受旋转负荷及不定向负荷的套圈应取静配合（过盈配合）承受静止负荷的套圈，可取过渡配合或动配合（游隙配合）。

轴承负荷大或承受振动，冲击负荷时，其过盈须增大，采用空心轴，薄壁轴承箱或轻合金，塑料制轴承箱时，也须增大过盈量。要求保持高旋转精度时，须采用高精度轴承，并提高轴及轴承箱的尺寸精度，避免过盈过大。如果过盈过大，可能使轴或轴承箱的几何形状精度影响轴承套圈的几何形状，从而损害轴承的旋转精度。

若非分离型轴承（如深沟球轴承）内外圈都采用静配合，则轴承安装，拆卸极为不便，最好将内外圈的某一方采用动配合。

1. 陶瓷材料

能用于做轴承的陶瓷材料主要有氮化硅（Si3N4）、氧化锆（ZrO2）、氧化铝（Al2O3）等。用陶瓷代替轴承钢等金属材料做轴承，其目的就是利用陶瓷强度高、耐磨性好、刚度高、耐腐蚀、耐高温、电绝缘、不导磁、比重小等一系列金属材料不具备的性能。比较三类陶瓷材料，Si3N4综合性能优越，已成为陶瓷轴承的首选材质。其重要特点在于失效形式与轴承钢一样，是具有先兆的剥落方式出现，而ZrO2 、Al2O3均以碎裂这种灾难性的失效形式出现。

2. 应用领域

轴承钢超过120℃时硬度要降低，而Si3N4陶瓷在800℃时，强度、硬度几乎不变，所以Si3N4陶瓷轴承可以用于炉膛等高温设备中传递装置的轴承。

Si3N4陶瓷的密度为3.20g/cm3, 比轴承钢7.85g/cm3的密度要低得多。所以陶瓷滚动体能有效抑制高速转动产生的离心力，降低滚动体载荷。同时可以减少滚动体与滚道面之间的旋转滑动，对防止表面损伤起到有益的作用。因此，仅从技术上考虑，Si3N4陶瓷轴承是用于高速运转领域的最佳选择，例如高速电主轴轴承、机床主轴轴承，牙钻轴承、硬盘驱动器轴承等。

Si3N4陶瓷的线膨胀系数为3.2×10-6/K，而轴承钢为10×10-6/K，几乎相差1/4，所以Si3N4陶瓷轴承用在温度变化的环境中更为稳定可靠，例如航空、航天领域用的轴承。

Si3N4陶瓷的硬度比轴承钢高一倍，弹性模量高约1/3，相同载荷的条件下，Si3N4陶瓷的弹性变形小，所以用陶瓷轴承的机床主轴等加工中心具有良好的加工精度。

化工机械设备、食品、海洋等部门使用的机器，采用陶瓷轴承可以解决腐蚀问题。在高真空领域，利用Si3N4陶瓷的自润滑性可以解决钢质轴承使用润滑介质造成的真空污染。强磁场环境由于钢质轴承自身磨损下来的金属微粉被牢牢地吸附在滚动体和滚道面之间，将造成轴承的提早剥落损坏和噪声的增大。解决的办法也是使用陶瓷轴承。

由于价格等原因，全球范围内全陶瓷轴承的应用还受到很多限制。应用较多的是混合陶瓷轴承，其中又以球为陶瓷，内、外圈仍然用金属的混合陶瓷轴承在高速、高精度领域的应用最多。本公司采用近净尺寸成型技术极大地降低了陶瓷轴承球的生产成本，使陶瓷球轴承不仅有上述诸多应用，还能够应用于诸如旱冰鞋、航模和电动玩具等民用产品。

问题1：陶瓷球的承载能力逊于钢球吗？

答：陶瓷球压碎载荷约是钢球的1/3，似乎陶瓷球的承载能力逊于钢球。实质上陶瓷球和钢球需要不同的评价标准。例如，钢球承压至屈服强度，即发生塑性变形，虽然尚未压碎，但实际上已经失去了使用价值。而陶瓷球"宁碎不屈"， 压碎载荷虽低，但实际应用值大。此外，Si3N4陶瓷高的弹性模量，使得陶瓷球在高荷载下具有更好的球形精度。

问题2：Si3N4陶瓷球耐冲击吗？

答：人们一提到陶瓷可能就会想到茶杯摔碎的情景，其实高性能结构陶瓷与传统陶瓷完全是两种不同的概念。首先在陶瓷范围内，Si3N4具有较高的断裂韧性，耐冲击性能较强；其次轴承用Si3N4陶瓷经过精心控制生产，材质均匀致密，同时加上最好的耐冲击形状-球形，使得Si3N4陶瓷球具有很高的耐冲击性。

问题3：如何选用陶瓷球？

答：如前所述，能用于做轴承的陶瓷材料主要有氮化硅（Si3N4）、氧化锆（ZrO2）、氧化铝（Al2O3）等，其中Si3N4陶瓷最优。通常Si3N4陶瓷制品呈灰色或黑色，Al2O3和ZrO2呈白色或黄色，三者之中，烧结Si3N4密度最低，一般在3.20-3.30之间，而Al2O3和ZrO2密度较高。

Si3N4陶瓷还分成不同的牌号，许多牌号并不适合轴承的应用。应用于轴承的最基本条件是致密性，这可以通过切片、抛光后在金相显微镜下观察得到结论。若轴承应用于不同的场合，还需对材质提出其他一些细致的要求。

此外，还要澄清一下陶瓷涂层钢球这种牌号。严格意义上讲，使用这种滚动体制造的轴承不属于陶瓷轴承。因为它利用的还是钢球的固有性质，只是对球体表面进行了改性，因此它不具备Si3N4陶瓷滚动体的许多优异性能。而且表面膜厚通常处于微米级，因此耐磨性提高也有限。